1898年深秋时节，蔡元培回到故乡绍兴。比起秋风瑟瑟，一派肃杀景象的京城来，家乡显得格外温馨、平静、怡然。伫立在笔飞坊自家庭院中，四周的一切似乎依旧是老样子，唯独那块悬挂在门厅上方的"翰林第"匾额，好像在提示主人这里曾经历过荣耀与辉煌。然而，耀祖光宗的记忆在闯荡大千世界和领略新知西学之后，早已失却原有的华彩；四年京官生活的风风雨雨也差不多荡尽了仕途腾达的残梦，所余下的只有那纯然属于自己的书生本色。此时此刻，萦绕脑际多时的投身新教育的念头变得清晰而强烈，这是自身特长和兴趣之所在，这也是目睹维新党人惨烈失败后所认定的一条报国之路。就这样，蔡元培怀抱"志以教育挽彼沦胥"的信念，决意踏上教育救国的漫漫途程。

回乡一个半月之后，蔡元培接受绍兴知府熊再莘和乡绅徐树兰的敦请，出任绍郡中西学堂总理(即校长)。该学堂是由徐氏捐资并筹得部分府衙官款于1897年初创立的，校舍即在龙山脚下古贡院西侧，约有学生三十人，略如后来的高小至中学程度。所习课程可谓中西混合，既有经学、词学、史学，又有物理、算学、外文，教师亦多为当地俊彦，在当时，这已是一所颇为维新的学堂了。蔡元培到校后，聘任教职人员，修订学堂章程，整理校藏图书，并"移寓学堂"，主持校务。外语课程原有英、法二种，他增设日语，辗转托人延聘日籍教师中川外雄来校任教。同时，鼓励课外阅读，对《强学报》、《时务报》、《国闻报》及维新志士的著作予以"解禁"，以扩大师生的阅读范围。他还以"究心学术，不沾沾于利禄"等为条件，邀集校内同人，分别编写各类课程的教科书。兼任学堂督办(校董)的徐树兰欣然应允出资刻印。此外，他设法求购理科教学需用的仪器、标本和教具，旨在提高这方面的教学水平。后来曾任北京大学校长的蒋梦麟和北大地质学教授王烈，此时均为该学堂低年级学生。据蒋氏回忆，中西学堂的课程虽然中国旧学居多，毕竟已有西洋学科，正是在此知晓了地圆说、雨的形成及燃烧的原理，"这是我了解一点科学的开端"①。藉此亦可知当时所谓新教育的初期概貌。

在中西学堂任职期间，蔡元培得读严复的译著《天演论》及亚当·斯密的《原富》、斯宾塞的《群学肄言》等书，他在1899年初笔录下书中要点。严译著作使他对西方社会学说的了解更加系统，思想认识也跃上一个新高度。他曾自述："得阅严幼陵氏之说及所译西儒天演论，始知炼心之要，进化之义，乃证之于旧译物理学、心灵学诸书，而反之于《春秋》、《孟子》及黄梨洲氏、龚定庵氏诸家之言，而怡然理顺，涣然冰释，豁然拨云雾而睹青天。"②可以说，在蔡元培探求新知的过程中，严译诸书起到了十分重要的作用，因此，他将严复与谭嗣同并列，视为自己的引路人，即所谓的"侯官浏阳，为吾先觉"。这段时间，他特别喜好以《公羊春秋》的三世说阐释进化论观点，从而将自己早先颇为倾心的"常州学派"的论点与风行当时的西方进化论观念嫁接起来，以此求得外来学说的可接受性，也达成一种文化心理上的平衡。这大概就是上述所谓"拨云雾而睹青天"的境界吧。与此同时，他仍孜孜于外文学习，读、译日文书《日清战史》和《生理学》，并开始自修英文。

随着探求新知过程的深化，蔡元培的社会政治态度也逐渐改变。从黄宗羲到全祖望，以民族大义一以贯之的浙东学派对他颇有影响，面对外侮频仍的严酷现实，其内在的民族激情必然有力冲击现存的法统观念，表现出一种不甚确定的政治激进。据当年的学生忆述：1899年的一个秋夜，中西学堂宾客云集的花厅内杯盘交错，酒酣耳热之时，蔡先生起身高声批评康、梁变法不彻底，提出欲谋变革非摒弃清廷而不足为，于不经意中流露出内心深处的排满意念。虽然此后不久他也曾列名经元善领衔阻止清廷立储废帝的通电，但数以千计的人参加的社会活动难以真正衡量一个人的微妙的内心倾向。就在"己亥废储"活动声振东南之际，1900年初，蔡在致徐树兰的辞职书中又一次显现出"叛逆"情绪："元培而有权力如张之洞焉，则将兴晋阳之甲矣。"①颇有取清而代之之概。尽管其间不无冲动成分，但确可看出其君臣大义的观念已十分淡漠。这样说，并非将此时的蔡元培与革命派等量齐观，只是意在说明其社会政治态度变化的程度。